Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Дальневосточный Государственный Университет путей сообщения

ИИФО

ГОУ ВПО

Кафедра Телекоммуникации

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

По дисциплине: Микропроцессорные информационно управляющие системы

По теме: Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Хабаровск

2010г.

Введение

 

В классической микропроцессорной системе используются отдельная микросхема процессора, отдельные микросхемы памяти и отдельные порты ввода вывода. Стремительное развитие микропроцессорной техники требует всё большей и большей степени интеграции микросхем.

Именно поэтому были разработаны микросхемы, которые объединяют в себе сразу все элементы микропроцессорной системы. Такие микропроцессоры называются микроконтроллерами. В советское время такие микросхемы называли Однокристальные микро ЭВМ.

Для однокристальных микроконтроллеров понятие центральный процессор обычно не употребляется. Так как процессор это все-таки отдельное устройство. Функции процессора в микроконтроллере заменяет арифметико-логическое устройство (АЛУ).

Кроме АЛУ, микроконтроллер содержит в своём составе:

¦ тактовый генератор;

¦ память данных;

¦ память программ;

¦ порты ввода-вывода.

Все эти элементы соединены между собой внутренними шинами данных и адреса. С внешним миром микроконтроллер общается при помощи портов ввода-вывода. Любой микроконтроллер всегда имеет один или несколько портов. Кроме того, современные микроконтроллеры всегда имеют встроенную систему прерываний, а также встроенные программируемые таймеры, компараторы, цифроаналоговые преобразователи и многое другое.

Если речь идёт не о большом компьютере, а о портативном устройстве управления, то в нём применяются именно микроконтроллеры. Конечно, любая реальная схема редко обходится без простых логических микросхем, триггеров, счётчиков и тому подобного. Но основой всегда является микроконтроллер. Чистые микропроцессоры в настоящее время применяются только в персональных компьютерах.

1. Микроконтроллер ATtiny2313/V фирмы Atmel

 

1.1 Структура, основные характеристики и возможности

 

Микросхема ATtiny 2313 представляет собой восьмиразрядный микроконтроллер с внутренней программируемой Flash-памятью размером 2 Кбайт.

Общие сведения:

¦ использует AVRRISC архитектуру;

¦AVRэто высокое быстродействие и специальная RISC-архитектура с низким потреблением;

¦ 120 мощных инструкций, большинство из которых выполняется за один машинный цикл;

¦ 32 восьмиразрядных регистра общего назначения;

¦ полностью статическая организация (минимальная частота может быть равна 0);

¦ до 20 миллионов операций в секунду (MIPS/Sec) при тактовой частоте 20 МГц.

Сохранение программ и данных при выключенном питании:

¦ 2 Кбайт встроенной программируемой Flash-памяти, до 10000 циклов записи/стирания;

¦ 128 байт встроенной программируемой энергонезависимой памяти данных (EEPROM);

¦ до 10000 циклов записи/стирания;

¦ 128 байт внутреннего ОЗУ (SRAM);

¦ программируемые биты защиты от чтения и записи программной памяти и EEPROM.

Периферийные устройства:

¦ один 8-разрядный таймер/счётчик с программируемым определителем и режимом совпадения;

¦ один 16-разрядный таймер/счетчик с программируемым определителем, режимом совпадения и режимом захвата;

¦ четыре канала ШИМ (PWM);

¦ встроенный аналоговый компаратор;

¦ программируемый сторожевой таймер и встроенный тактовый генератор;

¦ универсальный последовательный интерфейс USI (Universal Serial Interface);

¦ полнодуплексный USART.

Особенности микроконтроллера:

¦ специальный вход debug WIRE для управления встроенной системой отладки;

¦ внутрисистемный программируемый последовательный интерфейс SPI;

¦ поддержка как внешних, так и внутренних источников прерываний;

¦ три режима низкого потребления (Idle, Power-downи Standby);

¦ встроенная система аппаратного сброса при включении питания;

¦ внутренний перестраиваемый тактовый генератор;

¦ цепи ввода-вывода и корпус;

¦ 18 программируемых линий ввода-вывода;

¦ три вида корпусов;

PDIP 20 контактов;

SOIC 20 контактов;

QFN/MLF 20 контактных площадок.

Напряжения питания:

¦ 1,8 5,5 В (для ATtiny2313V);

¦ 2,7 5,5 В (для ATtiny2313).

Диапазон частот тактового генератора ATtiny2313V:

¦ 0-4 МГц при напряжении 1,8-5,5 В;

¦ 010 МГц при напряжении 2,7-5,5 В.

Диапазон частот тактового генератора ATtiny2313:

¦ 0-10МГц при напряжении 2,7-5,5 В;

¦ 020 МГц при напряжении 4,5-5,5 В.

Ток потребления в активном режиме:

¦ 1 МГц, 1,8 В: 230 мкА;

¦ 32 кГц, 1,8 В: 20 мкА (с внутренним генератором).

Ток потребления в режиме низкого потребления:

¦ не более 0,1 мкА при напряжении 1,8 В.

Блок-схема микроконтроллера

Назначение выводов микросхемы ATtiny2313 приведено на рис. 1. Блок-схема микроконтроллера ATtiny2313 приведена на рис. 2.

Ядро AVR имеет большой набор инструкции для работы с 32 регистрами общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны арифметико-логическим устройством (ALU), которое позволяет выполнять команду для двух разных регистров за один такт системного генератора. Такая архитектура позволила достигнуть производительности в десять раз большей, чем у традиционных